提高濕法磷酸生產(chǎn)磷回收率的措施

牛存紅(云南省化工學(xué)校，云南 昆明 650500)

濕法磷酸生產(chǎn)由磷礦研磨、萃取反應(yīng)、料漿過濾、稀磷酸濃縮、廢棄磷石膏排放等五個(gè)部分組成。磷礦和硫酸是生產(chǎn)濕法磷酸的主要原料，其費(fèi)用約占直接成本的80%。因此，降低磷礦和硫酸的消耗是濕法磷酸生產(chǎn)中十分關(guān)鍵的問題。磷礦和硫酸的消耗與磷回收率有著密切的關(guān)系，只有提高磷回收率才能降低磷礦和硫酸的消耗，從而降低生產(chǎn)成本。濕法磷酸生產(chǎn)中磷回收率的高低主要取決于萃取率和洗滌率的高低，而影響萃取率的主要因素是磷礦漿的細(xì)度和反應(yīng)條件的控制；影響洗滌率的主要因素是石膏中殘余水溶性五氧化二磷的高低。

1 影響萃取率的因素分析

1.1 磷礦漿細(xì)度

磷礦被酸分解的過程是液固反應(yīng)，其反應(yīng)速度與反應(yīng)溫度、氫離子濃度、礦粒的有效表面積和液膜的擴(kuò)散等因素有關(guān)。在氫離子濃度，溫度、液膜擴(kuò)散速度等恒定下要想加快反應(yīng)速度提高萃取率只有增大礦粒的有效接觸面積，也就是要讓礦漿粒度足夠小。

1.2 萃取工藝指標(biāo)

萃取溫度高，反應(yīng)速度加快，液相SO3濃度是保證良好石膏結(jié)晶的先決條件，因此，萃取溫度、液相SO3濃度也是影響萃取率的主要因素。

1.3 攪拌強(qiáng)度

合理的攪拌強(qiáng)度可有效避免局部過飽和，因此，攪拌強(qiáng)度是影響萃取率的因素之一。

2 影響洗滌率的因素分析

2.1 料漿，洗水分布不均勻，造成石膏洗滌不完全

料漿及洗水分布盒存在異物、結(jié)垢堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致料漿分配不均勻，石膏厚度不一致，再經(jīng)過不均勻的洗滌，過濾石膏中殘存的水溶性P2O5必將升高，即石膏水溶磷升高，導(dǎo)致洗滌率降低。

2.2 系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)重，過濾、洗滌效果不好

系統(tǒng)結(jié)垢是濕法磷酸生產(chǎn)過程中的難題，主要是系統(tǒng)溫差造成的。減緩或消除某個(gè)部分的結(jié)垢對(duì)實(shí)際生產(chǎn)意義十分重大。例如：濾布結(jié)垢就是各段溫差過大造成的，濾布結(jié)垢后，過濾、洗滌困難，必將大致洗滌率降低。

2.3 濾餅洗水溫度

洗水溫度的高低決定著洗水穿過濾餅的時(shí)間，決定著石膏洗滌的好壞和洗滌率的高低。

2.4 真空度

過濾是在真空條件下實(shí)現(xiàn)液固的分離，真空度高低影響石膏最終含水量，從而影響到洗滌率。

3 提高萃取率的措施

(1)提高磷礦漿細(xì)度。通過對(duì)磨礦系統(tǒng)操作的優(yōu)化，適當(dāng)增加棒磨機(jī)內(nèi)的含固量，以增加有效磨礦時(shí)間，提高磷礦漿細(xì)度。如優(yōu)化操作前，磷礦漿過40 目為96.69%，過100 目為71.42%，得到的萃取率為96.66%，枸溶磷為0.28%，不溶磷為0.385%；優(yōu)化操作后，磷礦漿過40 目升至98.52%，過100 目升至78.83%，得到的萃取率提高到97.21%，枸溶磷降至0.26%，不溶磷也降至0.275%。

(2)加強(qiáng)濃密分級(jí)的控制，保證最終礦漿的細(xì)度達(dá)到要求：過40目≥98.5%，過100目≥75%。

(3)保證反應(yīng)條件的穩(wěn)定、均衡，尤其是液相SO3、溫度，控制液相SO3（25～35g/L）、溫度（82±1℃）指標(biāo)合格率在95%以上，從而保證萃取率。

4 提高洗滌率的措施

4.1 合理利用系統(tǒng)熱源提高濾布洗水溫度

濾布洗水溫度低，會(huì)導(dǎo)致濾布在石膏卸料段和濾布再生段溫差過大，使結(jié)晶析出造成濾布堵塞，過濾效果差。這是技改前過濾系統(tǒng)存在的問題。進(jìn)行渣場回水大循環(huán)改造后，充分利用閃冷、濃縮系統(tǒng)的熱源來提高濾布洗水溫度，使濾布洗水溫度由原來的40～45℃提高到55～60℃，減緩了濾布的結(jié)垢速度，延長濾布更換周期，提高了洗滌率，而且濾布再生效果好，過濾效果也得到改善。如技改前，濾布洗水溫度為40～45℃，濾布的更換周期為9～10天，濾餅水溶P2O5含量為0.46%，洗滌率為97.62%；技改后，濾布洗水溫度升至55～60℃，濾布的更換周期延長到為13～15 天，濾餅水溶P2O5含量降至0.35%，洗滌率提高到98.23%。

4.2 建立停車置換制度，改進(jìn)洗水質(zhì)量管理

過濾系統(tǒng)在停車或清洗時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行管道用水置換10～15分鐘的制度，充分回收管道中酸液，杜絕對(duì)洗水水質(zhì)的污染，避免用高含P2O5酸水作為濾餅二洗水。

改善用相對(duì)干凈水作為三洗水，使水洗和酸洗嚴(yán)格區(qū)分開。

4.3 加強(qiáng)料漿、洗水的分布和分區(qū)洗滌工作

在日常生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)料漿、洗水分布不均勻，應(yīng)及時(shí)查找原因，消除影響因素。在出現(xiàn)串洗時(shí)，要及時(shí)調(diào)整洗水擋皮，防止系統(tǒng)出現(xiàn)“串洗”。

4.4 新增過濾四洗水

為盡量回收反應(yīng)所得磷酸，新增一個(gè)四洗水裝置作為濾餅四洗水。理想用水是工藝水，但考慮渣場風(fēng)險(xiǎn)及水平衡，選擇用循環(huán)水作為補(bǔ)充水并用蒸汽加熱使之溫度在75～80℃。在用量上根據(jù)需要合理調(diào)節(jié)。這樣可以有效提高各洗水區(qū)的溫度，使洗滌更加充分。技改后石膏水溶磷含量由之前平均0.46%下降到平均0.35%。

4.5 閃冷熱水作三洗水

技改前用閃冷熱水作為濾布沖洗水，不但堵塞噴頭也使濾網(wǎng)清理困難。經(jīng)系統(tǒng)大循環(huán)后把閃冷熱水用作濾餅三洗水，按需要合理調(diào)節(jié)。并把三洗水溫度由原來的40～45℃提高到55～60℃。這樣既保證了洗水溫度又提高了洗滌效果。

4.6 合理控制SO3含量

萃取槽中過低的SO3含量使硫酸鈣結(jié)晶成為薄片狀難于過濾和洗滌；過高的SO3不但增加硫酸消耗而且還會(huì)使結(jié)晶變壞，導(dǎo)致磷礦產(chǎn)生“包裹”現(xiàn)象，從而降低磷礦的分解率使磷得率相應(yīng)降低，故選擇控制SO3在25～35 g/L，月平均值在30g/L 左右，使硫酸消耗進(jìn)一步降低。

4.7 合理控制反應(yīng)溫度

在石膏結(jié)晶允許的范圍內(nèi)適當(dāng)提高反應(yīng)溫度可以降低料漿粘度加快反應(yīng)速度提高磷礦反應(yīng)速度。實(shí)際萃取反應(yīng)溫度控制在80～82℃效果較好。

4.8 調(diào)整洗水分布

根據(jù)洗水的分布情況及洗滌情況對(duì)洗水分布盒進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，確保各洗水分布均勻且濾餅上有一層均勻的液膜，保證有足夠吸干區(qū)杜絕串洗現(xiàn)象。對(duì)破損檔皮及時(shí)更換和定期更換并合理調(diào)整檔皮位置以保證濾餅的充分洗滌。

4.9 控制合理真空度

合理控制真空度即能有效脫出石膏水分，又能防止因溫度變化過大引發(fā)的結(jié)垢加劇，從而提高洗滌率。

5 技改后的綜合效果

上述技改措施的實(shí)施在生產(chǎn)上收到了明顯的效果，萃取率由技改前平均96.66%提高到技改后平均97.21%，洗滌率由技改前平均97.62%提高到技改后平均98.23%，磷回收率由技改前的94.36%提高到技改后的95.49%。硫酸單耗從技改前的2.628t/tp2o5降低到技改后的2.591 t/tp2o5，即每生產(chǎn)1噸磷酸可以節(jié)約37 公斤硫酸，實(shí)際生產(chǎn)23.88 萬噸磷酸，全年共節(jié)約硫酸8835 噸，為節(jié)能減排作出了巨大貢獻(xiàn)。

6 結(jié)語

在濕法磷酸生產(chǎn)過程中，控制好了磷回收率就是控制好了磷酸生產(chǎn)，磷回收率的高低直接反應(yīng)了磷酸生產(chǎn)的成本、消耗水平。要提高磷回收率就必須提高萃取率、洗滌率，而萃取率、洗滌率的提高就要從磷礦的研磨、萃取反應(yīng)條件、過濾洗滌、跑冒滴漏的控制等環(huán)節(jié)上做好，有一環(huán)出問題都會(huì)直接影響到磷回收率，影響到濕法磷酸生產(chǎn)的效益。